Fisika Modern
EK elektron: klasik vs relativistik
Elektron 400 keV — bandingkan K gelombang-materi dengan grafik K_class vs K_rel relativitas; pembacaan seharusnya sepakat pada β.
EK elektron: klasik vs relativistik — simulasi Fisika Modern interaktif. Elektron 400 keV — bandingkan K gelombang-materi dengan grafik K_class vs K_rel relativitas; pembacaan seharusnya sepakat pada β. Laboratorium fisika virtual gratis berbasis browser dengan pengukuran SI langsung dan tutorial terpandu.
EC relativista
elektron 400 keV: membandingkan K gelombang materi dengan K_klasik terhadap K_relativistik; pembacaan harus cocok pada β.
elektron 400 keV: membandingkan K gelombang materi dengan K_klasik terhadap K_relativistik; pembacaan harus cocok pada β.
- K_rel vs K_klasik
- β dari EK
Singkat investigasi
Rencanakan pertanyaan sebelum Anda membuka lab
Ringkasan ini mencerminkan halaman prerender: pertanyaan utama, prediksi yang bersaing, peran variabel, hukum yang mengatur, penyiapan, serta petunjuk analisis dan pengembangan tetap terlihat dalam urutan ini.
Pertanyaan mengemudi
Elektron keV 400 bergerak cukup cepat sehingga efek relativistik penting (β ≈ 0.83 ). Apakah menggunakan rumus sederhana non-relativistik de Broglie λ = h/√(2mK) masih memberikan panjang gelombang yang akurat pada energi ini?
Prediksi untuk ditimbang
- Ya — rumus non-relativistik masih berfungsi dengan baik pada energi elektron berapa pun.
- Tidak — pada energi ini, momentum elektron harus dihitung secara relativistik; rumus non-relativistik akan sangat salah.
- Perhitungan panjang gelombang tidak bergantung pada efek relativistik sama sekali.
Peran variabel
Apa yang Anda tetapkan:
- Energi kinetik K (eV)
Apa yang Anda ukur:
- Panjang gelombang De Broglie λ (pm)
Bagaimana penyelidikannya berjalan
- Buka preset electron-ke-comparison dan tekan Reset. Energi kinetik default preset ini adalah 400 keV, menghasilkan β ≈ 0.83 .
- Aktifkan pembacaan panjang gelombang de Broglie.
- Tetapkan energi kinetik elektron untuk setiap percobaan (semua dalam rezim relativistik) dan catat panjang gelombang de Broglie menggunakan rumus momentum relativistik.
Persamaan yang mengatur
Energi Kinetik Relativistik — K = (γ − 1) m₀ c²
Energi kinetik partikel relativistik adalah K = (γ − 1) m₀c², dengan γ = 1/√(1 − v²/c²) — energi relativistik total γm₀c² dikurangi energi diamnya m₀c². Berbeda dengan K = ½mv² non-relativistik, nilai ini tetap terbatas dan benar saat v mendekati c, dan menyimpang tajam dari rumus klasik pada kecepatan tinggi.
Apa yang diminta lembar kerja yang dapat dicetak agar dikerjakan siswa
- Untuk satu percobaan, hitung momentum relativistik melalui pc = √(K(K + 2 m_ec²)) (dengan m_ec² ≈ 511 keV, energi diam elektron), lalu λ = hc/(pc) — mengonversi satuan dengan hati-hati. Bandingkan dengan tabel.
- Jelaskan mengapa rumus momentum relativistik pc = √(K(K + 2 mc²)) direduksi menjadi non-relativistik p = √(2mK) ketika K jauh lebih kecil daripada energi sisa mc² — dan mengapa perkiraan tersebut rusak ketika K menjadi sebanding atau lebih besar dari mc².
Di mana hal ini muncul di luar lab
- Energi diam elektron m_ec² ≈ 511 keV. Pada energi kinetik 400 keV, energi total elektron sudah sekitar 78% lebih besar daripada energi diamnya — jelas berada dalam rezim relativistik. Jelaskan mengapa fisikawan mempunyai aturan praktis bahwa koreksi relativistik menjadi penting ketika energi kinetik mendekati sekitar 10 % energi diam.
- Akselerator partikel secara rutin mencapai energi kinetik yang jauh lebih besar daripada energi diam partikel ( ultra-relativistik ). Jelaskan mengapa, dalam batas ekstrim tersebut, pc ≈ K (momentum-energi dan energi kinetik menjadi hampir sama) meskipun hal tersebut jelas tidak berlaku pada kecepatan non-relativistik sehari-hari.
- AP Physics 2 — Unit 15: Modern Physics
- IB Physics — A.5 Galilean and special relativity
- General High School Physics — Modern physics intro
- NGSS High School Physics — Wave-particle duality of light
- Selamat datang di perbandingan EK elektron
- Pilih elektron
- Tekan Putar
- EK relativistik vs klasik
- Buka panel properti
- Berhasil!
Buka simulasi interaktif untuk membangun adegan, tekan Putar, dan jelajahi dengan pengukuran langsung dan tutorial terpandu.
Relativitas Khusus: Dilatasi Waktu